S-CDMA在有线电视宽带网络建设中的应用

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S-CDMA在有线电视宽带网络建设中的应用(上)
2003-04-07 慧聪广电商务网

邓永红

　　CDMA的英文全称是Code Division Multiple Access，中文含义是码分多址。它是根据美国标准（IS-95）而设计的频率在900～1800MHz范围的数字移动电话系统。这是一种采用Spread－Spectrum的数字蜂窝技术。与使用Time－Division Multiplexing(TDM)的竞争对手(如GSM)不同，CDMA并不给每一个通话者分配一个确定的频率，而是让每一个频道使用所能提供的全部频谱。CDMA对每一组通话用拟随机数字序列进行编码。

　　CDMA使用的新技术拥有很大的优势，它的扩展频谱提供的容量比其他数字技术所提供的至少高三倍以上。CDMA的语言编码器使用最新的数字语言编码技术，保证了在消除背景噪音的同时提供高质量、高清晰度的语言通话服务。这种语言编码算法，还提供更高的安全性和保密性。

　　传统的CDMA技术在无线通信领域已经较为成功地用于噪声环境下的高速数据传输，但是多用户产生的多址干扰会使系统性能下降，这是由于用户的扩频码只在同时发送时才能保证其正交性，在异步通信方式下，部分来自不同用户的码元会重叠，这就使接收端解扩部分受自生噪声(Self generated noise)的影响使噪声电平升高，引起系统性能下降。美国Terayon公司将传统的CDMA技术加以改进，提出了一种名为S-CDMA(同步码分多址)技术，应用于有线通信中。基于S-CDMA制式的宽带有线电视数据接入系统，能很好地解决双向网的"漏斗噪声"和网络改造费用过大的问题。

　　一、S-CDMA技术概述

　　S-CDMA(同步码分多址)是建立在码分多址(CDMA)基础上的，它通过有线分配网络提供健全和完善的传输。它与异步CDMA方案不同，S-CDMA的同步性把信道的效率提至14Mb/s (6MHz信道)。S-CDMA技术在脉冲和窄带噪声、线性和非线性信道损坏、一个速率的适应能力、宽带高容量以及系统的扩展性和安全性方面，较频分多址(FDMA)和时分多址(TDMA)技术极具优势。

　　（1）S-CDMA技术原理

　　以前使用异步CDMA技术时最棘手的问题就是自产噪声，它是一个异步系统内的用户由于互相不校准，因而失去了正交性，从而产生的高度的交互干扰。这样就提高了底部噪声，从而降低了容量。

　　S-CDMA技术是通过确保Cable Modem传送上行信息相互正交和同步，减少了交互干扰。而且对于宽带中的通道干扰问题，可用6MHz S-CDMA通道来解决。这样S-CDMA数据将不影响用保护带隔离的其他通道。

　　在基于S-CDMA技术的系统中，由每个含有64kbps的多个数据码流来组成净负载为14Mbps的总容量。每个数据流用它自身扩展码进行格子编码、交织、并扩展到6MHz。

　　用前向纠错和交织来加强信号的扩展，从而使数据流可耐受脉冲噪声、窄带干扰和宽带高斯噪声。格子编码增加了4.8dB编码增益。交织能处理长周期脉冲噪声，频谱扩展提供了另外的22dB处理增益。由此可以看到S-CDMA技术在信号处理增益、干扰抑制和支持多路存取等方面具有优势。

　　（2）S-CDMA容量

　　S-CDMA技术提供的高容量是频谱扩展码正交的结果。它通过两个过程获得：测距和均衡。测距保证时间对齐，即所有码字必须同时到达前端。测距是基于用户和前端连续距离的测量，以计算电缆随温度改变的伸长/收缩，此过程对每6MHz通道上运载业务是透明的。均衡是通过测量从每个用户到前端的通道响应和在通道发射机上调整预编码器来获得的，通过使通道预编码器的响应倒转来校正通道响应。通过保证正交，SCDMA减少了用户之间的相互干扰并提高了容量，超过异步CDMA。

　　（3）速率自适应特征

　　S-CDMA采用一种优良的调节技术来适应同轴电缆装置的动态噪声特征。它通过减少调制方案的等级和动态调节每个Modem发射机的功率来提高系统的可靠性和减少通道容量。此优良的调节能力确保系统的运行不中断。甚至在信噪比低于-13dB的噪声情况下。

　　（4）多应用

　　S-CDMA容许用恒定比特率(CBR)、可变比特率(UBR)的带宽分配来支持各种服务等级。带宽分配可支持不同的应用并保障各自的信息量。该功能是通过为不同的服务分配不同的数据流来实现的。

　　单个64kbps数据流可分配给电话，而多个数据流的组合可分配给视频会议和高速因特网访问等应用。所有这些可通过一根同轴电缆提供。

　　带宽分配在前端集中管理，带宽能按要求被保证。使用S-CDMA，当对某些用户带宽进行保证时，其他用户则竞争使用14Mbps有效负载的剩余的部分。具有这些特征的一个完整系统，可以对不同用户提供不同的服务等级。这样将给有线电视网络运营商带来巨大好处，并相应改变他们的价格结构。(未完待续)